2012 Fiscal Year Research-status Report
複数の地球観測センサーを利用した北極の極成層圏雲と成層圏オゾン層の化学過程の解明
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24740318
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Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
齋藤 尚子 千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 助教 (50391107)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 成層圏オゾン / 極成層圏雲（PSCs） / 国際宇宙ステーション / 人工衛星 |
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| Research Abstract |
本研究は、2009/2010年の北極の冬春季に着目して、国際宇宙ステーション搭載のSMILES、温室効果ガス観測技術衛星GOSAT、衛星搭載ライダーCALIPSOのデータを用いて、気温場とPSCsの出現およびその化学組成、オゾン破壊物質とリザボア物質の濃度、HNO3濃度、オゾン濃度を時系列的に解析し、それぞれの関係性を定量的に明らかにすることで、将来のオゾン層回復の予測の高精度化に貢献するというものである。
H24年度は、情報通信研究機構で開発されたSMILESのL2研究プロダクト（L2r）のV2.0.1データのダウンロードを行い、2009/2010年の北極成層圏のオゾン破壊関連物質と気温との関係を解析した。まず、SMILESで観測された北緯60度以北の気温データの解析から、1月は高度24 kmの東経30度を中心とした領域で最も低温になっており、2月はその低温域が高度20 kmに下がっていたことがわかった。SMILESの気温データの信頼性を確認するために、対応するGEOS-5の気温データと比較したところ、SMILESのバンドBから導出された気温はGEOS-5の気温に対して明確なバイアスはなく、一方、SMILESのバンドAの気温は5-10 K程度GEOS-5の気温よりも高く導出されていることがわかった。しかし、最新のバージョンのL2rデータ（V2.1.5）では、SMILESとGEOS-5の気温差は小さくなっていた。
1月初中旬の高度24 kmでは、最も低温となっている領域でHNO3濃度が少なくなっており、同じ領域でHCl濃度は減少し、ClO濃度は増加し、O3濃度は減少していた。1月下旬から2月の高度20 kmにおいても、同様の傾向が見られた。これらの領域では、低温条件下でHNO3を主成分とする極成層圏雲（PSCs）が形成され、PSCs粒子上で不均一反応が起こっていたと考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H24年度は、SMILESのオゾン、HCl、ClO、BrO、HNO3のL2r濃度データと気温データを解析し、2009/2010年の冬春季の北極成層圏の低温域と各化学種の高濃度域あるいは低濃度域の遷移の時系列の解析を行う予定であった。
SMILESのレベル2濃度データの研究処理（L2r）を担当している情報通信研究機構や他の国内外のSMILESに関わる研究者と緊密に連携して研究を進めた結果、H24年度に実施予定であった研究内容を概ね遂行することができた。SMILES L2rのデータ質について、直接処理を担当している研究者から詳細情報を得られたこと、また、解析に必要な補助データを優先的に提供してもらえたことで研究が大いに進展したと考えている。さらに、SMILESデータの解析に携わっている他研究機関の研究者と本研究のデータ解析・作図等を行っている大学院生と、解析結果について定期的に議論を重ねることができたことも、データ解析の方針を立てる上で大いに役立った。
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| Strategy for Future Research Activity |
H24年度は、2009/2010年の冬春季の北極成層圏のSMILESデータを解析し、オゾン破壊関連物質の濃度に見られる特徴を時系列的に把握することに努めた。H25年度以降は、極成層圏雲（PSCs）が発生している可能性が高い低温域で塩素活性が起こっている空気塊、低温域にもかかわらず塩素活性が起こっていない空気塊など、SMILESのデータ解析から見えてきた特徴的な濃度分布に着目して、空気塊の温度履歴を調べるなどのより詳細な解析を実施する。空気塊の温度履歴から、過去にPSCs粒子上で塩素活性が起こっていた可能性の有無を推論することが可能となる。そのために、空気塊の流跡線を計算するツールの調査・整備を他大学・他研究機関と連携しながら進めて行く予定である。また、当初の研究計画では使用する予定のなかった他衛星のセンサーについても、北極成層圏のSMILESデータの解析上、有用なデータについては積極的に情報収集を行う予定である。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
H25年度は、H24年度の研究成果の発表と諸外国の衛星センサーの情報収集のために、積極的に国際会議に参加する。国内外のSMILESデータを解析している研究者と議論をし、SMILESデータと組み合わせることで新たなサイエンスにつながる可能性のある他衛星データ（例えばカナダのACE-FTSセンサーなど）について、データ配布担当者と直接コンタクトを取り、データ使用時の留意点などについての情報を得る予定である。また、特に成層圏を高高度分解能で観測することが可能な衛星データを用いた研究結果について調査し、本研究との類似点・相違点などについて検証する。さらに、国際会議等で得た極域成層圏大気科学（力学・化学）に関する最新の知見を本研究の遂行に役立てる。
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